بررسي تاثير دامنه جابجايي روي ساز و كار‌هاي خرابي در كامپوزيت هاي چندلايه سوراخ دار تحت بارگذاري خستگي كم چرخه با استفاده از انتشار صوت

Investigation of displacement amplitude effect on failure mechanisms in openhole laminated composites under low-cycle fatigue loading using acoustic emission

نسبت استحكام به وزن قابل توجه در كامپوزيت‌هاي كربن/اپوكسي باعث شده در اكثر سازه‌ها خصوصا سازه‌هاي هوافضايي، استفاده از آنها مورد توجه واقع شود. به علاوه، براي افزايش قابليت اطمينان در چنين سازه‌هايي، شناسايي خرابي‌هاي بالقوه و پايش مداوم آنها، لازم و مهم است. يكي از روش‌هاي جديد تشخيص عيوب در كامپوزيت‌ها، قبل از شكست، روش انتشار صوت است. بر اين اساس، هدف از اين مقاله بررسي و شناسايي انواع سازوكار‌هاي خرابي در نمونه‌هاي كامپوزيتي چندلايه سوراخدار با چيدمان [03/902/02]𝑠، تحت بارگذاري خستگي كمچرخه در دامنه‌هاي جابجايي مختلف، با استفاده از روش انتشار صوت است. روش تحقيق بدين شرح است كه نخست يك قطعه كامپوزيتي سوراخدار، تحت بارگذاري خستگي كمچرخه مطابق با استاندارد قرار گرفت. موج‌هاي الاستيك انتشار يافته حاصل از شكست قطعه توسط دو حسگر انتشار صوت از نوع نوار پهن ثبت شدند. براي تشخيص مقدار درصد خرابي از دو روش تبديل موجك بسته‌اي و خوشه‌بندي فازي استفاده شد. نتايج اين دو روش با تحليل تصاوير حاصل از ميكروسكوپ الكتروني روبشي نيز، مقايسه گرديدند. نتايج بدست آمده از اين پژوهش نشان دهنده بازدهي مطلوب روش انتشار صوت در تعيين نوع خرابي‌ها و مقدار درصد هريك از آن‌ها در كامپوزيت‌هاي چندلايه است.

High ratio of strength to weight in carbon/epoxy composites causes to their applications in several structures, especially aerospace structures. In addition, to enhance the reliability in such structures, investigating damages in composites is essential. One way to detect defects in composites is to utilize the acoustic emission approach. Thus, the objective of the present research is to find failure mechanisms in open-hole laminate composite specimens with [03/902/02]𝑠 layup under cyclic loadings at different displacement amplitudes, using the acoustic emission. First, the standard specimen was examined and elastic waves due to failures in the specimen were detected by acoustic emission wide-band sensors. Two methods have been utilized to detect the failure percent, including Pocket wavelet transform and Fuzzy clustering approaches. Results from these methods were compared to micro-structure images by the scanning electron microscopy. Obtained results in this research indicated the appropriate efficiency of the acoustic emission approach to detect the type of failures and their percent in laminate composites.